小麥 RPD3/ HDA1基因家族的全基因組鑒定及其對熱脅迫的響應(yīng)

鄭文杰，黨仁美，丁 寧，劉媛媛，聞珊珊

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 陜西楊凌 712100)

基因的轉(zhuǎn)錄是高度調(diào)控的過程，由組蛋白和DNA組成的染色質(zhì)狀態(tài)對基因轉(zhuǎn)錄有重大影響。核心組蛋白的核心區(qū)域由球形折疊區(qū)和N末端結(jié)構(gòu)域組成，而發(fā)揮“信號位點”作用的N端常常被組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶、甲基轉(zhuǎn)移酶及磷酸轉(zhuǎn)移酶等作用，發(fā)生共價修飾。常見的組蛋白共價修飾包括乙?；?、甲基化、磷酸化、泛素化等。組蛋白乙酰化由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(histone acetyl transferase，HATs)和組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDACs)共同介導(dǎo)[1]，HATs調(diào)控的組蛋白乙?；c基因活性的增加有關(guān)，而HDACs導(dǎo)致組蛋白乙?；哪孓D(zhuǎn)，抑制功能基因的轉(zhuǎn)錄，最終使其表達沉默[2]。

基于其同源性，真核生物HDAC可分為3個家族，RPD3/HDA1家族、Sir2家族和HD2家族[3]，而RPD3/HDA1又是其中最大的一類，其蛋白的同源性很高，主要分布于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中[1]，HDA1和RPD3都能介導(dǎo)基因的特異性并且負(fù)責(zé)全局性的去乙?；瑑烧咴诠δ苌舷嗷f(xié)作[4]，催化去乙?；鶊F的基本結(jié)構(gòu)由Zn2+和相鄰的2個天冬氨酸、2個組氨酸及1個酪氨酸組成[5]。最初Pandey等[6]通過序列分析表明，擬南芥(Arabidopsisthaliana)中的RPD3/HDA1家族能夠劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類。隨后，F(xiàn)u等[7]對水稻(Oryzasativa)中RPD3/HDA1家族的系統(tǒng)發(fā)育分析，鑒定出了第Ⅳ類，Demetriou等[3]在大麥(Hordeumvulgare) 中也鑒定出4類亞家族，與水稻一致。

RPD3/HDA1家族在植物對非生物脅迫的響應(yīng)中具有重要作用。水稻中RPD3/HDA1家族成員HDA705通過影響種子萌發(fā)和植物激素信號傳導(dǎo)，參與對鹽脅迫的應(yīng)答過程[8-9]；同樣的，AtHDA19和它的部分同源基因AtHDA6共同參與對鹽、干旱等非生物脅迫的調(diào)控，并且涉及到對植物激素表達的影響[10]。AtHDA6突變體對脫落酸和鹽脅迫的敏感性高于野生型，且其表達受外源激素茉莉酸(JA)的誘導(dǎo)，有研究還發(fā)現(xiàn)，AtHDA6突變體有明顯延遲開花的現(xiàn)象[11-13]。玉米(Zeamays)中RPD3/HDA1家族成員ZmHDAC102、ZmHDAC108和ZmHDAC110在低溫脅迫下表達量上升，三者都能激活各自低溫誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄[14]，ZmHDA101通過參與組蛋白修飾來調(diào)控基因表達，進而影響玉米的生長和發(fā)育[15]。

溫度對小麥生長發(fā)育的影響貫穿整個生長周期，是限制小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一，全球平均氣溫的升高，直接影響到灌漿期等小麥生長的關(guān)鍵時期，小麥產(chǎn)量和品質(zhì)受到了前所未有的影響[16]。關(guān)于RPD3/HDA1家族在逆境脅迫中的研究在擬南芥[10]、水稻[8-9]和大麥[3]等植物中已有相關(guān)報道，小麥中還鮮有研究，且有關(guān)RPD3/HDA1基因在高溫脅迫下的研究尚未見報道，因此本試驗運用生物信息學(xué)方法對小麥RPD3/HDA1家族基因進行全基因組鑒定，并對其在熱脅迫下的表達模式進行分析，以期能夠完善RPD3/HDA1家族基因的功能注釋，尋找小麥RPD3/HDA1家族候選耐熱基因，為小麥在耐熱方面的遺傳改良工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 小麥的培養(yǎng)和處理

將‘中國春’小麥種植于溫度為(23±1) ℃，光/暗周期=16/8 h，相對濕度為60%的BIC-300人工氣候箱(博訊，上海)中7 d左右，在兩葉一心期時移入[V(基質(zhì))∶V(蛭石)=3∶1]比例的混合土壤中，轉(zhuǎn)移到溫室中生長。選用正常生長的小麥，在出苗后3 d、出苗后7 d、分蘗期、分蘗-起身期、拔節(jié)期、拔節(jié)后期、孕穗前期、抽穗期、開花期、灌漿前期、灌漿期和灌漿末期這12個生長時期取材，并在人工氣候箱中進行1 h的熱脅迫處理，處理溫度分別為35 ℃和42 ℃，將未做熱處理的小麥做為對照，剪取對照和處理組的葉片置于-80 ℃冰箱凍藏，用于后續(xù)qRT-PCR分析。

1.2 小麥 RPD3/HDA1家族基因的篩選

從Ensembl Plants(http://plants.ensembl.org/index.html)下載小麥的所有蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建本地的BLAST數(shù)據(jù)庫；隨后從Pfam(http://pfam.xfam.org/)下載HDAC的隱馬爾可夫模型(HMM)(PF00850)作為query，使用HMMER3.0(http://hmmer.org/download.html)的hmmsearch工具包來查找本地蛋白數(shù)據(jù)庫中所有可能的HDAC蛋白序列，參數(shù)為E<1.5e-5。利用InterPro(http://www.ebi.ac.uk/interpro/)和NCBI-CDD(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi)排除冗余序列。使用Compute pI/Mw(http://web.expasy.org/compute_pi/)計算其理論等電點(pI)和分子質(zhì)量(Mw)，使用CELLO(http://cello.life.nctu.edu.tw/)進行亞細(xì)胞定位預(yù)測。

1.3 系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建、基因結(jié)構(gòu)和蛋白結(jié)構(gòu)分析

利用Clustal_W將小麥、擬南芥和水稻的RPD3/HDA1序列進行多重比對，比對結(jié)果用MEGA6.0軟件的鄰接法(NJ)構(gòu)建進化樹，Bootstrap值設(shè)置為1 000；從Ensembl Plants中獲取各候選基因的全長、cDNA和CDS序列，使用GSDS 2.0(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)分析RPD3/HDA1基因的外顯子/內(nèi)含子結(jié)構(gòu)，使用MEME工具(http://meme-suite.org/index.html)分析其保守結(jié)構(gòu)域。

1.4 染色體分布、同源復(fù)制和順式作用元件分析

從Ensembl Plants中獲取各候選基因的染色體位置信息，根據(jù)小麥RPD3/HDA1基因兩兩之間的BLAST結(jié)果獲取基因同源復(fù)制事件，利用Circos0.67軟件將兩者結(jié)果可視化，其中同源復(fù)制事件用曲線連接；運用Plant Care(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/) 預(yù)測各基因的啟動子的順式作用元件。

1.5 小麥 RPD3/HDA1家族基因在熱脅迫的表達分析

從WHEAT EXP(https://wheat.pw.usda.gov/WheatExp/)獲得各基因在5種不同組織或器官(籽粒、穗、葉、根、莖)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。從NCBI Short Read Archive(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra/)獲得了干旱脅迫(SRR1542407和SRR1542409)和熱脅迫(SRR1542411和SRR1542413)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，利用TopHat和Cufflinks進行轉(zhuǎn)錄組reads的全基因組mapping，計算各個RPD3/HDA1基因的FPKM值，鑒定差異表達基因[17]，用TBtools匯集并繪制表達圖譜。

用Tzizol試劑(生工，上海)提取小麥葉片總RNA，采用Transcriptor First Strand cDNA Synthesis Kit(羅氏，德國)進行反轉(zhuǎn)錄，利用Light Cycler 480(羅氏，德國)熒光定量儀，采用Ultra SYBR Mixture(康為世紀(jì)，北京)熒光定量試劑進行qRT-PCR分析，程序參照Ultra SYBR Mixture說明書，所用特異性引物如表1，各樣品進行3次生物學(xué)重復(fù)，測定時作3次技術(shù)重復(fù)，數(shù)據(jù)處理采用2-ΔΔCt法[18]。

表1 熒光定量PCR引物Table 1 Primers for qRT-PCR

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥 RPD3/HDA1基因家族成員篩選

利用BLASTP和HMM建模篩選2種方法，從小麥基因組中篩選到60個RPD3/HDA1候選基因，去除蛋白結(jié)構(gòu)不完整的基因，與已經(jīng)報道的大麥、擬南芥、水稻的RPD3/HDA1家族成員的氨基酸序列進行比對篩選，最終得到36個小麥RPD3/HDA1基因，根據(jù)進化樹聚類分布以及文獻中RPD3/HDA1家族中“HHA”、“DIDIH”等氨基酸殘基的特征[3]將其分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 4類，按照其亞組分類和基因在染色體上的位置命名。亞細(xì)胞定位預(yù)測結(jié)果顯示，其中26個基因定位在細(xì)胞質(zhì)中，10個基因定位在細(xì)胞周質(zhì)中。這些基因成員的等電點介于4.71～8.73，分子質(zhì)量介于35.2～59.4 ku，蛋白序列長度為314～698 aa。

2.2 小麥 RPD3/HDA1基因系統(tǒng)進化、基因結(jié)構(gòu)和保守結(jié)構(gòu)域分析

為明確小麥RPD3/HDA1家族成員的分類，基于氨基酸序列，用MEGA6.0將已經(jīng)報道的水稻、擬南芥的RPD3/HDA1基因與小麥的RPD3/HDA1基因進行聚類分析，結(jié)果如圖1，這3個物種的基因被分為ClassⅠ、ClassⅡ、ClassⅢ、ClassⅣ 4個類群，水稻和擬南芥的基因分布于每個聚類之中，蛋白序列的相似性說明這3個物種的RPD3/HDA1基因可能具有相似的生物學(xué)功能。小麥在ClassⅠ亞族中有16個基因成員，ClassⅡ亞族有14個成員，ClassⅢ和ClassⅣ各有3個成員。

小麥RPD3/HDA1基因家族的聚類(圖2-A)與基因結(jié)構(gòu)(圖2-B)顯示，結(jié)構(gòu)最簡單的基因是TaHDAC-Ⅰ-5a和TaHDAC-Ⅰ-5d，其外顯子數(shù)目只有1個，沒有內(nèi)含子，推測兩者的功能具有高度保守性；TaHDAC-Ⅱ-2a和TaHDAC-Ⅱ-2b的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，外顯子16個，內(nèi)含子15個。同一染色體組的基因結(jié)構(gòu)極其相似，而不同染色體組間的基因結(jié)構(gòu)差異明顯，ClassⅡ和ClassⅢ亞族之間的基因結(jié)構(gòu)差異較小，內(nèi)部成員基因結(jié)構(gòu)也基本一致，ClassⅠ亞族內(nèi)部成員之間差異顯著，ClassⅣ和其他亞族間的差異較顯著。

小麥保守結(jié)構(gòu)域的組成和數(shù)目分析結(jié)果如圖2-C，小麥RPD3/HDA1家族共有15個保守的蛋白基序，各個聚類內(nèi)小麥基因的保守結(jié)構(gòu)域比較相似，其中ClassⅢ和ClassⅣ各自的內(nèi)部保守基序完全一致，基序1、3、5和6最為保守，基本覆蓋了全部的家族成員，說明這4個基序與RPD3/HDA1家族的生物學(xué)功能有密切聯(lián)系，但具體功能有待進一步研究?；?和基序13僅存在于Ⅱ和Ⅳ亞組，基序10和基序2只出現(xiàn)于亞組Ⅰ，基序12在亞組Ⅱ中沒有出現(xiàn)過。

2.3 小麥 RPD3/HDA1基因的染色體分布和同源復(fù)制

根據(jù)Ensembl Plants中的染色體注釋信息，將小麥RPD3/HDA1基因在染色體中的位置進行圖示(圖3)，所有的36個基因都分布在A、B、D 3個同源染色體組中， A組有11個，B組有12個，D組有13個，唯獨在3A和4A染色體上是空缺的，說明這兩條染色體上的RPD3/HDA1基因發(fā)生了缺失?；蛲磸?fù)制結(jié)果表明，一共有35個RPD3/HDA1基因組成了28對同源基因?qū)?，結(jié)合圖1和圖2-A發(fā)現(xiàn)，這些同源基因?qū)蛟谶M化關(guān)系上具有良好的近緣關(guān)系。

Ta.Triticumaestivum; Os.Oryzasativa; At.Arabidopsisthaliana;三角形代表Ta RPD3/HDA1s，圓形代表AtRPD3/HDA1s，矩形代表OsRPD3/HDA1sTriangles represent TaRPD3/HDA1s, circles represent AtRPD3/HDA1s, rectangles represent OsRPD3/HDA1s;紫色代表ClassⅠ亞家族，紅色代表ClassⅡ亞家族，綠色代表ClassⅢ亞家族，藍(lán)色代表ClassⅣ亞家族 Purple represents ClassⅠ subfamily, red represents Class Ⅱ subfamily, green represents Class Ⅲ subfamily, and blue represents ClassⅣ subfamily

圖1小麥、擬南芥和水稻RPD3/HDA1基因家族的系統(tǒng)進化樹
Fig.1PhylogenetictreeofRPD3/HDA1genesinwheat,Arabidopsisandrice

圖2 小麥 RPD3/HDA1基因的系統(tǒng)進化(A)、基因結(jié)構(gòu)(B)和保守結(jié)構(gòu)域(C)Fig.2 Phylogeny relationships(A), gene structure(B) and conserved domain(C) of RPD3/HDA1 genes in wheat

2.4 小麥 RPD3/HDA1基因的順式作用元件

為進一步了解RPD3/HDA1基因的功能，通過Plant Care網(wǎng)站分析小麥RPD3/HDA1基因的啟動子區(qū)域，結(jié)果如圖4表明， 48個順式作用元件按其功能分為11個組別，所有基因都含有與光(Light)有關(guān)的作用元件如G-box元件，表明小麥RPD3/HDA1基因與光合作用有關(guān)；36個基因中有75%的基因具有與茉莉酸(JA)激素代謝相關(guān)的作用元件，最多的TaHDAC-Ⅰ-1b和TaHDAC-Ⅳ-1b具有8個；77.78%的基因具有脫落酸調(diào)控相關(guān)元件；其他組別如冷(55.56%)、干旱(77.78%)和熱(50%)相關(guān)的響應(yīng)元件中的基因數(shù)目都超過1/2；除此以外，還有7個基因含有病害相關(guān)的作用元件。

圖3 小麥 RPD3/HDA1基因在染色體上的定位及同源基因在A、B和D亞基因組中的關(guān)系Fig.3 Localization of wheat RPD3/HDA1 gene on chromosome and relationship of homologous genes in A, B and D sub-genomes

從綠色到紅色，順式作用元件的數(shù)目逐漸增多，白色是中間值 From green to red, the numbers of cis-acting elements gradually increase, and white is the intermediate value；矩形中的數(shù)字代表順式作用元件的個數(shù) The number in the rectangle represents the number of cis-acting elements

圖4小麥RPD3/HDA1基因的順式作用元件分析
Fig.4Analysisofcis-actingelementsofwheatRPD3/HDA1genes

2.5 小麥 RPD3/HDA1基因在不同組織和不同脅迫下的表達模式

為探究小麥RPD3/HDA1基因在不同組織(籽粒、穗、葉、根、莖)中的表達模式，從WheatExp中獲取小麥RPD3/HDA1基因在各組織中的表達量，利用TBTools軟件將結(jié)果可視化(圖5-A)。小麥RPD3/HDA1不同基因成員在各組織中的表達量差異顯著，TaHDAC-Ⅰ-2a、TaHDAC-Ⅰ-2b、TaHDAC-Ⅰ-2d、TaHDAC-Ⅰ-4a、TaHDAC-Ⅰ-4b、TaHDAC-Ⅰ-4d這6個基因在5種組織中的表達量都比較高；TaHDAC-Ⅱ-3a、TaHDAC-Ⅱ-3b、TaHDAC-Ⅱ-3d在葉片中的表達量明顯高于其他組織；TaHDAC-Ⅱ-1b在穗中的表達量比位于同一染色體上的TaHDAC-Ⅱ-1d高。 為了進一步研究小麥RPD3/HDA1基因在脅迫下的表達水平，利用SAR數(shù)據(jù)庫中獲取的RNA-seq數(shù)據(jù)，分析小麥RPD3/HDA1家族基因在干旱脅迫1 h、熱脅迫1 h以及旱熱共脅迫1 h下的表達模式。如圖5-B所示，TaHDAC-Ⅰ-2d、TaHDAC-Ⅰ-2a和TaHDAC-Ⅰ-2b的表達量在熱脅迫1 h和旱熱共脅迫1 h后都出現(xiàn)了不同程度的明顯上調(diào)，結(jié)合干旱脅迫1 h后全部基因的表達情況，TaHDAC-Ⅰ-2d、TaHDAC-Ⅰ-2a在旱熱共脅迫下引起的表達量上調(diào)是由熱脅迫主導(dǎo)的，同理，TaHDAC-Ⅱ-3a、TaHDAC-Ⅱ-3b和TaHDAC-Ⅱ-3d在旱熱共脅迫1 h后引起的表達量下降也是由熱脅迫主導(dǎo)的。相比這6個基因，其他基因?qū)崦{迫的響應(yīng)不夠顯著，所以此6個基因可初步認(rèn)為是小麥RPD3/HDA1家族里對熱脅迫較敏感的基因。

圖5 小麥 RPD3/HDA1基因在不同組織中(A)和不同脅迫(B)下的表達模式Fig.5 Expression pattern of wheat RPD3/HDA1 genes in different tissues(A) and different stresses(B)

2.6 RPD3/HDA1基因在小麥不同生長發(fā)育時期熱脅迫下的表達模式

為了明確RPD3/HDA1基因在熱脅迫下的表達模式，選取TaHDAC-Ⅱ-3a、TaHDAC-Ⅱ-3b、TaHDAC-Ⅱ-3d、TaHDAC-Ⅰ-2d、TaHDAC-Ⅰ-2a和TaHDAC-Ⅰ-2b這6個對熱脅迫有明顯響應(yīng)的基因，分析其在小麥12個不同生長發(fā)育時期短時間熱處理后的葉片中的相對表達量。qRT-PCR結(jié)果(圖6)表明：TaHDAC-Ⅰ-2a在拔節(jié)期(是對照組的17.55倍)和灌漿前期(14.2倍)熱處理后的表達量有明顯的提升，TaHDAC-Ⅰ-2b在出苗7 d(18.41倍)、分蘗-起身期(17.07倍)、抽穗期(37.43倍)和灌漿后期(22.83倍)熱處理后的表達量上升最顯著；TaHDAC-Ⅰ-2d在分蘗-起身期熱處理后檢測不到表達信號，但在拔節(jié)期(23.92倍)、開花期(34.02倍)和灌漿后期(19.81倍)熱處理后表達量上升明顯；這3個基因受42 ℃脅迫后的表達量增幅比受35 ℃脅迫后的大，TaHDAC-Ⅰ-2b的在抽穗期有8.51倍的差距；TaHDAC-Ⅱ-3a、TaHDAC-Ⅱ-3b、TaHDAC-Ⅱ-3d的在出苗7 d和拔節(jié)期以外的時期均呈現(xiàn)出受熱脅迫后表達量下降的趨勢，與對照組相比，TaHDAC-Ⅱ-3d在孕穗前期的35 ℃熱脅迫后下降14.57倍，TaHDAC-Ⅱ-3b在分蘗期以外的其他時期呈現(xiàn)35 ℃后表達下調(diào)然后在42 ℃上調(diào)的態(tài)勢，甚至在拔節(jié)期和開花期超過對照組。

A.出苗3 d 3 days after germination；b.出苗7 d 7 days after germination；c.分蘗期 Tillering stage；d.分蘗-起身期 Erecting；e.拔節(jié)期 Early jointing；f.拔節(jié)后期 Late jointing；g.孕穗前期 Early booting；h.抽穗期 Heading stage； i.開花期 Flowering；j.灌漿前期 Early stage of grain filling；k.灌漿期 Filling；l.灌漿后期 Late grain filling stage

圖6RPD3/HDA1基因在小麥不同發(fā)育時期熱脅迫下的表達水平
Fig.6ExpressionlevelsofRPD3/HDA1genesunderheatstressatdifferentgrowthstagesofwheat

3 討 論

小麥?zhǔn)侨澜鐝V泛種植的糧食作物之一，其應(yīng)對環(huán)境脅迫的能力直接影響產(chǎn)量的高低和品質(zhì)的好壞。中國作為小麥主要種植產(chǎn)區(qū)之一，在小麥抵御高溫、干旱等脅迫的研究中都取得了優(yōu)異的進展?；谛←溁蚪M的龐大和復(fù)雜性，一直以來人們都受限于對新基因的挖掘。小麥基因組序列組裝成功，為小麥能應(yīng)用生物信息學(xué)的手段預(yù)測候選新基因奠定了堅實的基礎(chǔ)。植物的生長與各種基因的時空表達和基因組水平的調(diào)控息息相關(guān)。由HATs和HDACs共同動態(tài)調(diào)控的組蛋白乙?；揎?，與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和基因的表達密切相關(guān)，其修飾方式參與了植物生長的整個生育期，同時也是研究植物對逆境脅迫的響應(yīng)機理的切入點之一。前人對組蛋白去乙?；傅难芯慷嗉性跀M南芥(12個)[19]，水稻(14個)和玉米(6個)等物種中[3]，而對小麥RPD3/HDA1基因的研究較少，本研究利用生物信息學(xué)方法，系統(tǒng)鑒定出小麥的36個RPD3/HDA1基因，并且從結(jié)構(gòu)分析、進化角度以及對熱脅迫下的表達模式等方面進行了分析。

前人對擬南芥和水稻的RPD3/HDA1蛋白結(jié)構(gòu)分析[3,7]，將其劃分為4個亞組，本研究通過進化樹分析以及對蛋白基序分析也將小麥的RPD3/HDA1基因劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ類，基因結(jié)構(gòu)以及蛋白基序分析表明，小麥RPD3/HDA1家族基因具有多樣的基因結(jié)構(gòu)和保守結(jié)構(gòu)域，這種結(jié)構(gòu)上的多樣性導(dǎo)致功能上的分化以更好的適應(yīng)復(fù)雜多變的外界環(huán)境。已經(jīng)報道的水稻和擬南芥的RPD3/HDA1基因與植物生長發(fā)育及非生物脅迫有關(guān)，例如位于Ⅰ類的AtHDA6、AtHDA19和HDA705[8-10]在生長發(fā)育和逆境脅迫中都發(fā)揮著作用，由此推測小麥RPD3/HDA1中的Ⅰ類基因可能也具有相似的生物學(xué)功能。

AtHDA6的光信號通路研究表明光照能影響擬南芥染色質(zhì)的狀態(tài)，這一過程是靠組蛋白修飾因子實現(xiàn)的[20]，本研究的順式作用元件分析顯示，所有被鑒定到的RPD3/HDA1基因都含有光響應(yīng)元件，TaHDAC-Ⅳ-1b和TaHDAC-Ⅱ-2b分別含有18個和16個，但與光合作用的關(guān)聯(lián)仍需進一步的試驗去證明；除此以外, 本研究中75%以上的基因含有茉莉酸和脫落酸響應(yīng)元件，這也與Chen等[10]對AtHDA6參與脫落酸和茉莉酸調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究一致，具體表現(xiàn)在其突變體對脫落酸的敏感性高，且其表達受外源激素(JA)的誘導(dǎo)。順式作用元件的數(shù)量和分類揭示了小麥RPD3/HDA1基因在激素調(diào)控和多種非生物脅迫中都有響應(yīng)。

Liu等[21]的RNA-seq數(shù)據(jù)分析表明，小麥RPD3/HDA1基因在不同組織中的表達量并不一致，這與擬南芥在不同發(fā)育時期的表達量不同是一致的[22-23]，本研究中，同一染色體組基因在不同組織中的表達模式相似，個別的如TaHDAC-Ⅱ-4a、TaHDAC-Ⅱ-1d與其染色體上其他基因在組織內(nèi)的表達量略有差異，這可能是因為基因在染色體進化的過程中發(fā)生了功能的缺失。ZmHDAC102、ZmHDAC108和ZmHDAC110在低溫脅迫下其表達量上升[14]，本研究根據(jù)對逆境脅迫下基因表達模式的分析及qRT-PCR的驗證發(fā)現(xiàn)，TaHDAC-Ⅰ-2d、TaHDAC-Ⅰ-2a和TaHDAC-Ⅰ-2b在熱脅迫1 h后表達量有明顯的上調(diào)，而TaHDAC-Ⅱ-3a、TaHDAC-Ⅱ-3b、TaHDAC-Ⅱ-3d卻恰好相反，因為這兩組基因來自不同的聚類，猜測它們在熱脅迫中行使的功能是不同的，但從另一方面看，其與熱脅迫都有關(guān)聯(lián)。此外多數(shù)基因在小麥拔節(jié)期、開花期和灌漿后期的表達量明顯提高，可能激活了高溫誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄。熒光定量結(jié)果與RNA-seq數(shù)據(jù)的統(tǒng)計基本一致，TaHDAC-Ⅱ-3d在拔節(jié)期的熱處理后表達量上升，這與轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)相反，同一基因在不同時期對熱的響應(yīng)是不同的，結(jié)合圖6可知，這6個基因?qū)?2 ℃高溫有更強烈的響應(yīng)，說明植物對不同溫度脅迫的響應(yīng)并不相同，需要進一步探究熱脅迫中溫度的變化對基因表達的影響。